水的分子势能

0摄氏度的水温度升高到4摄氏度的过程中，尽管水的体积会变小了，但这并不意味着水的势能一定变小，关键是水分子之间不仅有分子力的作用，更有氢键的作用，正是氢键的方向性使0摄氏度的水的体积比4度时更大，从而使0度时分子间分子力所对应的势能增大，但此时氢键的增多又使氢键所对应的势能减小，考虑到氢键的作用力比分子力大很多，0度时总的势能还是减少的。反之，0度到4度的过程中，氢键数目不断减少，氢键相应的势能增多（注意，氢键对应的势能是负的），水体积减小，分子力对应的势能减小，但比氢键对应的势能的变化量来的小，故总的来说势能是增大的。

再详细些说说氢键对应的势能：要特别要注意氢键的方向性，这与分子力和方向没太大关系的特点不同。在温度较高时，热运动使得水分子之间很难处于正确的方向上以便形成氢键，所以大部分水分子都处于氢键所对应的势能的高点（接近氢键“势能”的最高点）；与此同时，大部分水分子却处于分子力所对应的势能的低点（接近分子力势能的最低点）；到0度时，热运动不再那么剧烈，以至于大部分水分子都能形成氢键——它们现在都跑到了氢键“势能”的低点（由于氢键的方向性，没有严格的势能与之对应，所以加了双引号；另一方面，由于是针对大量的分子，统计性又可以掩盖方向性对势能定义的破坏，所以将其按势能来处理就又有了正确的成分），同时这些分子因间距变大又跑到了分子力势能的较高点……

由于温度的升高，水的内能也就增大了。4摄氏度的水的密度是最大的。所以分子的间距很小，所以势能也会减小。水的内能增大，势能减小，但分子的动能会增大，所以水内能的增大都是靠水分子动能增大而增大的。

上面各位的考虑方向出错了，以至于好多人甚至得到了错误的结论。

要判断这个问题，正解是从水的比热随温度的变化来考虑 —— 道理可是要好好考虑的啊！

通常我们粗略的说比热是物质的一种属性，是不变的，但实际上任何物体的比热都是随温度有微小变化的。
1、 若比热真是定值，则势能不随温度变化。
2、 若比热随温度增大而增大，则分子势能也随温度而增加。设想在t1温度吸收了热量Q，温度升高1度，在t2温度也吸收热量Q，但升温幅度不到1度了（即比热增大了），哪对应的分子动能增量当然也比t1温度时小，那么差值跑到哪里去